Explorando os efeitos das estratégias de vascularização nos organoides cerebrais

Organoides cerebrais são cérebros tridimensionais cultivados in vitro que imitam as atividades do cérebro humano. Eles surgiram como ferramentas inestimáveis ​​para compreender a evolução, a patogênese das doenças e os processos de neurodesenvolvimento.

Porém, o desenvolvimento desses organoides ainda está em estágio inicial, com diversas limitações que dificultam suas amplas aplicações. Um grande obstáculo é a ausência de uma vasculatura funcional que possa restringir o tamanho dos organoides, desencadear a morte celular e impedir a diferenciação celular nos organoides.

Para resolver isso, foram desenvolvidas diversas estratégias com o objetivo de vascularizar organoides cerebrais humanos.

Recentemente, o professor assistente Kosuke Kataoka, juntamente com os co-autores Yuya Sato e Toru Asahi da Escola de Pós-Graduação em Ciência Avançada e Engenharia da Universidade de Waseda, conduziram uma investigação abrangente sobre várias estratégias para vascularizar organoides cerebrais.

Seu estudo foi publicado on-line em Biologia BMC.

Kataoka diz: “Várias estratégias foram propostas para construir sistemas vasculares funcionais em organoides cerebrais, no entanto, nenhum estudo comparativo integrado dessas estratégias existia anteriormente. Portanto, as características e os problemas de cada estratégia de vascularização não foram caracterizados com precisão.”

Através de uma comparação integrada de dados de sequenciamento de RNA unicelular (scRNA-seq), o estudo avaliou vários organoides cerebrais humanos vascularizados criados usando diferentes abordagens, seguido por uma análise desses conjuntos de dados em conjunto com dados do cérebro fetal. Esta pesquisa delineou o impacto de várias técnicas de vascularização na diferenciação do tipo celular e nos perfis do transcriptoma de células neuronais e vasculares nesses organoides.

Observou-se que todos os protocolos de vascularização melhoraram o valor de correlação na maioria dos tipos celulares. “Essa descoberta sugere que, independentemente do tipo de protocolo, os organoides cerebrais vascularizados exibiram um perfil de expressão gênica mais próximo do cérebro humano fetal do que os organoides não vascularizados”, explica Kataoka.

Eles também descobriram que a indução vascular teve efeitos transcriptômicos em populações de células neuronais e vasculares. As células vasculares do cérebro fetal mostraram expressão de todos os genes marcadores, mas os vários organoides vascularizados e vasculares tinham um perfil de expressão insuficiente. Além disso, verificou-se que este perfil de expressão é dependente da estratégia de vascularização.

O estudo também revelou a importância das interações entre células semelhantes a vasculares e neurônios para que os vasos sanguíneos desenvolvam seu perfil específico cerebrovascular para desempenhar suas funções de vasculatura características do cérebro, como a barreira hematoencefálica.

Expandindo as futuras aplicações dessas descobertas, Kataoka diz: “Nossas descobertas podem contribuir para fornecer modelos mais realistas do cérebro humano com vasos sanguíneos. Isso não só ajudará no desenvolvimento de uma melhor compreensão do cérebro humano, mas também na aceleração da pesquisa em vários doenças cerebrais e permitir exames de drogas mais precisos.”

É improvável que os organoides cerebrais vascularizados sofram morte celular e, portanto, acredita-se que se tornem o padrão para futuras pesquisas sobre o cérebro.

A presente pesquisa é crucial para a fabricação de organoides vascularizados no futuro. Esperamos o desenvolvimento de organoides vascularizados com maior fidelidade.